KR101992175B1 - Low-power consumption heating system for reducing heat transfer fluid inside core - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전기구동방식의 가열수단을 통해 발생한 열기를 열전달 유체를 통해 코어 전체에 빠르고 효과적으로 전달함에 있어 코어에 수용되는 유체의 양을 줄여 저전력으로 빠른 가열이 이루어지도록 하는 코어 내부의 열전달 유체 및 에너지 절감형 저전력 난방장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for quickly and efficiently delivering heat generated by an electrically driven heating means to a core through a heat transfer fluid, thereby reducing the amount of fluid contained in the core, Saving low-power heating apparatus.
Description
본 발명은 난방장치에 관한 것으로, 자세하게는 전기구동방식의 가열수단을 통해 발생한 열기를 열전달 유체를 통해 코어 전체에 빠르고 효과적으로 전달함에 있어 코어에 수용되는 유체의 양을 줄여 저전력으로 빠른 가열이 이루어지도록 하는 코어 내부의 열전달 유체 및 에너지 절감형 저전력 난방장치에 관한 것이다.In particular, the present invention relates to a heating apparatus, and more particularly, to a system and method for rapidly and efficiently delivering heat generated through an electric driving type heating unit to a whole core through a heat transfer fluid so as to reduce the amount of fluid contained in the core, To a heat transfer fluid inside a core and to an energy-saving low-power heating device.
계절별 온도 차이가 큰 환경에서 기온이 낮은 시기인 겨울철에는 난방을 통해 안락한 실내환경의 조성과 원활한 활동이 이루어지도록 한다. 즉 히터나 보일러로 대표되는 난방장치를 운영하게 되며, 생활 및 업무공간의 원활한 난방을 위해서는 일정 규격 이상의 장치가 요구된다.In the winter when the temperature is low and the temperature is high in the season, it is possible to create a comfortable indoor environment through the heating. That is, a heating device typified by a heater or a boiler is operated. In order to heat the living and working space smoothly, a device having a certain standard or more is required.
이때 난방면적 대비 큰 규격의 난방장치를 사용할 경우 과도한 전력소모가 발생하며 특히 가정에서는 전력요금의 누진제 적용으로 많은 부담이 됨에 따라 전력소모를 줄이면서도 난방효율을 높일 수 있는 다양한 방안이 마련되고 있다.In this case, when the heating unit of a large standard is used compared to the heating area, excessive power consumption occurs. Especially in the home, a lot of burden is imposed on the application of the electricity rate, so various measures are being taken to reduce the power consumption and improve the heating efficiency.
이와 같은 양상은 차량용 공조장치에서도 마찬가지로 외기를 실내로 유입시키거나, 실내의 공기를 순환시키는 과정에서 공기를 가열시킴으로써 차량 내부를 난방함에 있어, 가열을 위한 히터 코어가 구비된 상태에서 이를 통해 가열된 공기를 송풍팬을 통해 차량 실내로 공급하는 것이 일반적이다.In this case, in the vehicle air conditioner, the inside of the vehicle is heated by introducing the outside air into the room or by circulating the air in the room, so that the inside of the vehicle is heated, It is common to supply air to the interior of the vehicle through a blower fan.
구체적으로 일명 에바라고 불리는 케이스의 유입구 측에 증발기와 히터 코어가 차례로 배치되어 있고, 증발기와 히터 코어 사이에 가열과 히팅을 위한 통로 및 풍향 조절과 온도조절용 도어가 구비된다. 이를 통해 난방 모드 및 난방 모드에서 증발기와 히터 코어가 선택적으로 작동하게 되고 온도조절 도어가 쿨링 또는 히팅 통로를 개방하여 증발기 또는 히터 코어를 통과한 공기가 실내로 공급된다.Specifically, an evaporator and a heater core are disposed in order at the inlet side of a case called aka Eva, and a path for heating and heating, a wind direction control and a temperature controlling door are provided between the evaporator and the heater core. This allows the evaporator and heater core to selectively operate in the heating mode and the heating mode, and the temperature control door opens the cooling or heating passage to supply the air through the evaporator or heater core to the room.
하지만, 이러한 구성의 종래의 차량용 공조장치에서, 히터 코어는 엔진의 작동시 가열된 가열수를 통한 열교환이 이루어지기 때문에 엔진이 없는 전기 자동차에서는 적용할 수가 없었다.However, in the conventional automotive air conditioner having such a configuration, the heater core can not be applied to an electric vehicle without an engine because heat exchange is performed through heated water heated in operation of the engine.
이를 위해 전기를 통한 발열수단으로 순간적으로 높은 온도 상승이 가능한 PTC 히터(positive temperature coefficient heater)를 난방용 코어 후면에 설치하는 방식이 주로 사용되고 있다. 하지만, 이러한 PTC 히터는 2000 내지 7000와트 수준의 높은 전력소모로 인해 배터리에만 의존하는 전기 자동차의 전력관리에 상당한 부담을 줄 뿐 아니라 더불어 표면온도가 250 내지 400℃까지 상승하여 공기의 급속한 건조로 인한 피부와 눈, 점막 등을 자극하는 불편함이 있었다.For this purpose, a method of installing a PTC heater (positive temperature coefficient heater), which can instantaneously raise the temperature instantaneously, is installed on the rear side of the heating core. However, these PTC heaters have a high power consumption of 2000 to 7000 watts, which not only places a considerable burden on the electric power management of the electric vehicle which depends on the battery but also increases the surface temperature to 250 to 400 DEG C, Skin, eyes, and mucous membranes.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 전기구동방식의 히터를 통해 발생한 열을 열전달 유체의 자연대류를 통해 코어 전체에 빠르게 전달함으로 효율을 높이되, 코어에 수용되는 유체의 양을 줄여 저전력으로 빠른 가열이 이루어지도록 하는 코어 내부의 열전달 유체 및 에너지 절감형 저전력 난방장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a heat exchanger, which is capable of efficiently delivering heat generated through an electric driving heater to a whole core through natural convection of a heat transfer fluid, And to provide a heat transfer fluid and an energy-saving low-power heating device in a core which can reduce the amount of fluid to be accommodated and enable rapid heating at low power.
상기와 같은 목적을 위해 본 발명은 코어와 송풍팬을 구비하는 실내 난방장치에 있어서, 열전달 유체가 수용되는 수용부와, 상기 수용부 측면에 가로방향으로 연결되되 내측으로 열전달 유체가 유입되는 다수의 연결관과, 상기 연결관 사이마다 형성되는 다수의 방열판을 구비하는 열전도성 금속재질의 코어; 상기 수용부 외측에 설치되되, 연결부를 통해 상기 수용부와 일부 연통되어 열전달 유체를 통한 열전달이 이루어지며, 내부에는 인가되는 전력을 통해 발열하여 열전달 유체를 가열하는 전열수단이 설치되는 가열부; 상기 수용부 및 가열부의 외측을 감싸는 단열체; 난방 모드의 선택 및 동작신호를 입력받는 인터페이스부를 구비하며, 선택된 모드 및 동작신호에 따라 상기 송풍팬 및 전열수단을 제어하는 제어부; 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In accordance with another aspect of the present invention, there is provided an indoor heating apparatus including a core and a blower fan, the apparatus comprising: a housing for receiving a heat transfer fluid; a plurality of heat transfer fluids A core of a thermally conductive metal having a connection pipe and a plurality of heat sinks formed between the connection pipes; A heating unit installed on the outside of the receiving part and partially communicating with the receiving part through a connection part to perform heat transfer through the heat transfer fluid and having heat transfer means for heating the heat transfer fluid by generating heat through applied electric power; A heat insulating member surrounding the receiving portion and the heating portion; A control unit for controlling the blowing fan and the heat transfer means according to the selected mode and operation signal; .
이때 상기 수용부 및 가열부는 상기 코어의 양 측면에 각각 설치될 수 있다.At this time, the accommodating portion and the heating portion may be respectively installed on both sides of the core.
또한, 상기 가열부는 상기 수용부 외측에 경계벽을 통해 일체로 형성되며, 상기 연결부는 상기 경계벽 중 상측과 하측 일부가 개방된 형태일 수 있다.In addition, the heating unit may be integrally formed through a partition wall outside the accommodating unit, and the connection unit may be configured such that upper and lower portions of the partition wall are opened.
또한, 상기 가열부는 상기 수용부 외측에 떨어져 형성되며, 상기 연결부는 상기 수용부 및 가열부의 상측과 하측을 각각 연결하는 관 형태일 수 있다.In addition, the heating unit may be formed outside the receiving part, and the connecting part may be in the form of a tube connecting the upper part and the lower part of the receiving part and the heating part, respectively.
또한, 상기 전열수단은 시즈히터, PTC 히터나, 세라믹 히터, 펠티에 소자 중 선택될 수 있다.Further, the heat transfer means may be selected from a sheathed heater, a PTC heater, a ceramic heater, and a Peltier element.
또한, 상기 열전달 유체는 글리콜 계열의 물질 또는 이와 물의 혼합물인 것이 바람직하다.In addition, the heat transfer fluid is preferably a glycol-based substance or a mixture of water and water.
본 발명을 통해 작은 방이나 텐트, 차량 등과 같은 비교적 작은 실내 공간에 대하여 저전력으로 난방을 할 수 있다. 특히 열전달 유체의 양을 줄여 코어를 가열하는데 필요한 열량을 줄여 전력소모를 크게 줄일 수 있으며, 펌프와 같은 열전달 유체 강제 순환 수단 없이도 온도차에 따른 대류를 통해 빠르고 효율적으로 코어를 가열할 수 있고, 이러한 부속장치가 불필요함에 따라 장치의 소형화와 더불어 전력효율을 크게 향상시킬 수 있다.The present invention enables low-power heating of a relatively small indoor space such as a small room, a tent, a vehicle, and the like. In particular, by reducing the amount of heat transfer fluid, the amount of heat required to heat the core can be reduced to greatly reduce power consumption, and the core can be quickly and efficiently heated by convection according to the temperature difference without the need for heat transfer fluid forced circulation means such as a pump. As the device is unnecessary, the power efficiency can be greatly improved with downsizing of the device.
또한, 표면온도가 수백 ℃까지 높아지는 발열수단이 공기와 직접 접촉하여 열교환 하는 방식이 아닌 코어 내부에 충진된 열전달 유체를 통한 간접 열교환 방식을 통해 난방에 따른 공기의 건조현상을 저감하여 안락한 환경조성과 난방 효율을 극대화할 수 있다.In addition, the indirect heat exchange method through the heat transfer fluid filled in the core reduces the drying phenomenon of the air due to the heating rather than the heat exchange means in which the surface temperature is raised up to several hundreds of degrees Celsius by direct contact with the air, The heating efficiency can be maximized.
도 1은 본 발명의 1 실시예에 따른 코어의 외형을 나타낸 사시도,
도 2는 본 발명의 1 실시예의 변형에 따른 외형을 나타낸 사시도,
도 3은 본 발명의 1 실시예에 따른 코어의 분해 사시도,
도 4는 본 발명의 1 실시예에 따른 전열수단의 설치모습을 나타낸 단면도,
도 5는 본 발명의 2 실시예에 따른 코어의 외형을 나타낸 사시도,
도 6은 본 발명의 2 실시예의 변형에 따른 외형을 나타낸 사시도,
도 7은 본 발명의 2 실시예에 따른 코어의 분해 사시도,
도 8은 본 발명의 2 실시예에 따른 전열수단의 설치모습을 나타낸 단면도,
도 9는 본 발명에 따른 가열 및 전력계통을 나타낸 블록도,
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 PTC 히터의 설치 모습을 나타낸 사시도,
도 11은 본 발명의 변형된 실시예에 따른 가열부의 내부모습을 나타낸 개념도이다.1 is a perspective view showing the outer shape of a core according to an embodiment of the present invention,
2 is a perspective view showing an outer shape according to a modification of one embodiment of the present invention,
3 is an exploded perspective view of a core according to an embodiment of the present invention,
FIG. 4 is a cross-sectional view of a heat transfer unit according to an embodiment of the present invention,
FIG. 5 is a perspective view showing the outer shape of the core according to the second embodiment of the present invention,
6 is a perspective view showing an outer shape according to a modification of the second embodiment of the present invention,
7 is an exploded perspective view of a core according to two embodiments of the present invention,
FIG. 8 is a cross-sectional view showing the installation of the heat transfer means according to the second embodiment of the present invention,
Figure 9 is a block diagram of a heating and power system in accordance with the present invention;
FIG. 10 is a perspective view of a PTC heater according to a third embodiment of the present invention,
11 is a conceptual view showing an internal view of a heating unit according to a modified embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명 코어 내부의 열전달 유체 및 에너지 절감형 저전력 난방장치의 구성을 자세히 설명한다.Hereinafter, the structure of the heat transfer fluid and the energy-saving low-power heating device in the core of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 1 실시예에 따른 코어의 외형을 나타낸 사시도, 도 2는 본 발명의 1 실시예의 변형에 따른 외형을 나타낸 사시도, 도 3은 본 발명의 1 실시예에 따른 코어의 분해 사시도, 도 4는 본 발명의 1 실시예에 따른 전열수단의 설치모습을 나타낸 단면도, 도 9는 본 발명에 따른 가열 및 전력계통을 나타낸 블록도로서, 본 발명은 종래의 실내 난방장치와 마찬가지로 코어(110)와 송풍팬(150)을 기본구성으로 구비한다.FIG. 1 is a perspective view showing an outer shape of a core according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing an outer shape according to a modification of one embodiment of the present invention, FIG. 3 is an exploded perspective view of a core according to an embodiment of the present invention And FIG. 9 is a block diagram of a heating and power system according to an embodiment of the present invention. The present invention is similar to the conventional indoor heating apparatus, 110 and a blowing
상기 코어(110)는 기본적으로 열전도성 금속재질로 이루어지며 상기 송풍팬(150) 전면에 위치하여 열기를 발산함으로 실내로 열풍을 공급하게 된다.The
본 발명에서 상기 코어(110)의 한쪽에는 열전달 유체가 소량 수용되는 수용부(111)가 일체로 형성되며, 상기 수용부(111) 측면에 가로방향으로 연결되며 내측으로 열전달 유체가 유입되는 다수의 연결관(112) 및 상기 연결관 사이마다 형성되는 다수의 방열판(113)을 구비하게 된다.In the present invention, one end of the
종래에는 기본적으로 난방을 위한 코어의 한쪽으로 열전달 유체의 공급 및 배출을 위한 파이프가 연결되어, 각 코어에 온수를 공급함으로 코어에서 열을 발산하도록 구성되었다.Conventionally, a pipe for supplying and discharging a heat transfer fluid is basically connected to one side of a core for heating, and is configured to radiate heat from the core by supplying hot water to each core.
하지만, 이러한 종래의 방식은 난방을 위한 온수 생성 및 순환을 위한 보일러나, 차량의 경우 엔진 냉각수 순환라인과 같은 비교적 큰 부속장치를 구비함에 따라 전체 장치의 부피가 커지고 소요되는 열전달 유체의 양도 많았을 뿐 아니라 열 손실 등에 따른 효율도 낮은 편이었다.However, such a conventional system has a relatively large accessory such as a boiler for hot water generation and circulation for heating, and an engine cooling water circulation line for a vehicle, so that the volume of the entire apparatus is increased and the amount of heat transfer fluid consumed is large As well as low efficiency due to heat loss.
본 발명에서는 특히 작은 방이나 텐트, 차량 내부 등과 같이 비교적 좁은 공간을 전기를 통해 난방할 수 있도록 구성됨에 따라 언급한 열전달 유체의 공급 및 배출을 위한 파이프를 비롯하여 보일러 물 순환계통 등의 부속장치 없이 단일의 코어(110)에서 열기가 방출될 수 있도록 함으로 전체 장치의 부피를 현저히 줄일 수 있을 뿐 아니라 효율도 높일 수 있다.In the present invention, a relatively narrow space such as a small room, a tent, or a vehicle can be heated by electricity. Thus, the pipe for supplying and discharging the heat transfer fluid as well as the single It is possible to significantly reduce the volume of the entire apparatus and increase the efficiency.
특히 최근 활발히 개발되고 있는 전기 자동차와 같이 가솔린이나 디젤, 가스를 연료로 사용하는 엔진이 없는 상태에서도 저전력으로도 효과적인 난방을 수행할 수 있다.In particular, it is possible to perform effective heating even at low power even when there is no engine using gasoline, diesel, or gas as fuel, which is being actively developed recently.
물론 대형화된 제품에도 본 발명 적용이 가능함에 따라 열전달 물질의 순환을 위해 펌프를 설치하는 것도 가능하나, 본 발명의 실시예에서는 비교적 좁은 공간을 전기만을 사용하고 별도의 부속장치 없이 상기 수용부(111)나 후술되는 가열부(120) 외측에 유지 보수 목적으로 상기 열전달 유체를 보충하거나 배출할 수 있는 밸브 또는 마개만 구비할 수도 있다.Although the present invention can be applied to a large-sized product, it is also possible to install a pump for circulating the heat transfer material. However, in the embodiment of the present invention, only the electricity is used in a relatively narrow space, Or a valve or a cap that can replenish or discharge the heat transfer fluid for maintenance purposes outside the
상기 수용부(111) 외측에는 연결부(122)를 통해 상기 수용부(111)와 일부 연통되어 열전달 유체를 통한 열전달이 이루어지며, 내부에는 인가되는 전력을 통해 발열하여 열전달 유체를 가열하는 전열수단(121)이 설치되는 가열부(120)가 설치된다.A heat transfer means for communicating with the
즉 상기 가열부(120)는 열전단 유체를 가열함으로 상기 수용부(111) 측으로 전달시켜, 코어(110) 전체에 대한 열전달이 이루어지도록 하게 되며, 첨부된 도면과 같이 두 가지 형태로 구성될 수 있다.That is, the
먼저, 도 1과 같이 외측에서 관찰시 가열부(120)가 코어(110)에 일체로 형성된 것처럼 관찰될 수 있도록, 상기 가열부(120)는 상기 수용부(111) 외측에 경계벽(123)을 통해 일체로 형성된다.1, the
이때 상기 연결부(122)는 상기 경계벽(123) 중 상측과 하측 일부가 개방된 형태로 이루어져 상기 가열부(120) 내측에서 전열수단(121)을 통해 가열된 열전달 유체가 대류작용을 통해 경계벽(123) 상측으로 개방된 곳을 통해 수용부(111)로 열을 전달하고 온도가 낮아진 열전달 유체는 경계벽(123) 하측으로 개방된 곳을 통해 가열부(120)측으로 움직일 수 있도록 구성된다.At this time, the
다음으로는 도 2와 같이 상기 가열부(120)가 상기 수용부(111) 외측에 떨어져 형성될 수 있다. 이 경우 상기 연결부(122)는 상기 수용부(111) 및 가열부(120)의 상측과 하측을 각각 연결하는 관 형태로 이루어지게 되며, 앞서 설명한 원리와 동일하게 상기 가열부(120) 내측에서 전열수단(121)을 통해 가열된 열전달 유체가 대류작용을 통해 상측으로 연결된 관을 통해 수용부(111)로 열을 전달하고 온도가 낮아진 열전달 유체는 하측으로 연결된 관을 통해 가열부(120) 측으로 움직일 수 있도록 구성된다. 이때 가열부(120)와 수용부(111)를 연통시키는 연결부(122)에 별도의 펌프를 설치하여 열전달 유체의 이송 및 열전달을 촉진시킬 수도 있다.Next, as shown in FIG. 2, the
상기 전열수단(121)은 인가되는 전력을 통해 발열하여 가열부(120) 내측의 열전달 유체를 가열하는 구성으로, 공지된 다양한 전열수단을 활용할 수 있으며, 하나의 가열부(120)가 2개 이상의 전열수단(121)이 설치되어 선택적인 구동이 이루어질 수도 있다.The
본 발명의 실시예에서는 일례로 시즈히터를 통해 상기 전열수단을 구성하게 된다. 상기 시즈히터(Sheath Heater)는 금속 보호관에 전열선을 코일 모양으로 내장하고 산화마그네슘과 같은 절연 분말을 충진하여 열선과 보호관을 절연한 히터로 저전력구동이라는 본 발명에 적합한 특성을 갖고 있다.In the embodiment of the present invention, the heat transfer means is constituted by a sheathed heater as an example. The sheath heater is a heater in which a heating wire is embedded in a metal protective pipe in a coil shape and an insulating powder such as magnesium oxide is filled to insulate the heating wire and the protective pipe. The sheath heater is suitable for the present invention.
이러한 시즈히터 외에도 PTC 히터나, 세라믹 히터, 펠티에 소자 등 전기적으로 동작하는 공지의 다양한 전열수단을 사용함으로 동일하게 열전달 유체의 가열효과를 볼 수 있음을 당업자에게는 자명하다.It will be apparent to those skilled in the art that various heating means, such as a PTC heater, a ceramic heater, and a Peltier element, which operate electrically, are used in addition to the sheath heater, so that the heating effect of the heat transfer fluid can be similarly observed.
본 발명에서는 이러한 전열수단(121)의 형상 및 개수는 코어의 규격에 따라 상이할 수 있으며 첨부된 도면에서는 바람직한 실시예로 코일형태로 열전달 유체와의 접촉면적을 넓혀 열교환 효율을 높일 수 있는 형상을 도시하고 있다.In the present invention, the shape and the number of the heat transfer means 121 may be different according to the size of the core. In a preferred embodiment, the shape of the heat transfer means 121 is a coil shape in which the contact area with the heat transfer fluid is enlarged, Respectively.
물론 전열수단(121)을 열전도성이 뛰어난 재질로 이루어지는 가열부(120) 외측에 붙이는 방식을 사용할 수도 있으나, 본 발명의 실시예에서는 열효율을 높이기 위해서는 가열부(120)에 전열수단(121)이 삽입될 수 있는 삽입공을 형성하고 이를 통해 전열수단(121)을 상기 가열부(120) 내측에 삽입 설치하는 모습을 도시하고 있다. 이 경우 상기 가열부(120) 내부에 수용된 열전달 유체가 누설되지 않도록 삽입공 및 삽입된 전열수단(121) 사이에 단열 특성의 패킹재가 설치되고, 설치된 전열수단(121)이 삽입공으로부터 이탈하지 않도록 가열부(120)와 연결되는 전후방향의 돌기나 지지턱 등이 구비될 필요가 있다.Although the heat transfer means 121 may be attached to the outside of the
또한, 상기 가열부(120) 내측으로 상기 전열수단(121)에서 발생하는 열을 상기 열전달 유체에 효율적으로 전달하기 위한 구조체로, 구리와 같이 열전도성이 뛰어난 재질로 이루어지되 얇은 판이 수회 접철된 형상의 방열핀을 다수 구비하여 전열수단(121)의 일면에 부착할 수 있다.In addition, a structure for efficiently transferring heat generated in the
이외에도 다양한 형태로 방열핀이 구성될 수 있으나 전열수단에서 발생하는 열을 대류를 통해 코어(110) 내부의 열전달 유체를 통해 확산시키게 되므로 기본적으로 상하방향의 유동로를 형성하는 형태로 구성되는 것이 바람직하다.In addition, the heat dissipation fins may be formed in various forms. However, since the heat generated by the heat transfer means is diffused through the heat transfer fluid in the
이러한 구조를 통해 본 발명에서는 종래 전기 자동차의 PTC 히터와 같이 표면온도가 250 내지 400℃까지 가열하는 방식이 아닌 열전달 유체를 통한 100℃ 미만의 저온 발열을 통해 난방이 이루어지게 된다.According to the present invention, in the present invention, heating is performed through a low-temperature heat of less than 100 ° C through a heat transfer fluid, instead of heating the surface temperature to 250 to 400 ° C like a PTC heater of an electric vehicle.
종래에는 고온 발열이 이루어짐으로 내부에 충진된 물과 같은 열전달 유체의 압력이 상승함에 따라 전체적인 코어의 두께가 두꺼워질 수밖에 없었으나, 본 발명에서는 100℃ 미만의 발열로 인해 압력이 높지 않아 코어의 두께를 전체적으로 얇게 할 수 있다. 이와 더불어 100℃ 미만의 열로 인해 가열되는 공기 중의 습도를 유지할 수 있게 됨에 따라 건조한 상태의 공기보다 더 효율적으로 난방이 이루어지게 된다.Conventionally, as the pressure of the heat transfer fluid such as water filled in the inside increases due to the high-temperature heat generated, the thickness of the entire core is inevitably increased. However, in the present invention, since the pressure is not high due to heat generation below 100 ° C, Can be made thin as a whole. In addition, since it is possible to maintain the humidity in the air heated by the heat of less than 100 ° C, the heating is performed more efficiently than in the dry state of the air.
또한, 종래의 난방장치에서는 중심부의 발열체가 열전달 유체 및 코어의 표면으로 원활히 전달되지 않음에 따라 표면 열손실 보상이 늦고 중심부 고열 에너지가 낭비되어 고온유지를 위한 에너지 효율이 저하되었으나, 본 발명에서는 코어의 표면 열손실에 대한 대류현상으로 열이 방출됨에 따라 소모 전력대비 빠른 열 확산과 저온 히터 구현에 따른 에너지 효율을 상승시킬 수 있다.In addition, in the conventional heating apparatus, since the central heating element is not smoothly transferred to the surface of the heat transfer fluid and the core, the surface heat loss compensation is delayed and the central high heat energy is wasted and the energy efficiency for maintaining the high temperature is lowered. As the heat is released by the convection phenomenon on the surface heat loss of the surface, it is possible to increase the energy efficiency according to the implementation of the low temperature heater and the rapid heat diffusion to the consumed power.
본 발명에서 상기 열전달 유체로 물을 비롯한 다양한 물질을 사용할 수 있으나, 동절기 0℃ 이하의 온도에서도 동결되지 않는 물질을 사용할 필요가 있다. 또한, 코어(110) 내부에 충진된 열전달 유체가 비교적 장기간 동안 교체되지 않고 사용됨에 따라 물질에 따라서는 세균증식 및 변질의 가능성이 크므로 본 발명에서 바람직하게는 넓은 상변이 온도범위를 갖고 쉽게 변질되지 않으며 안정한 특성의 프로필렌글리콜을 주재료로 사용하게 된다. 이때 상기 프로필렌글리콜을 순수하게 사용하거나 필요에 따라서는 물과 일정 비율로 섞어 사용하는 것도 가능하다.In the present invention, various materials including water can be used as the heat transfer fluid, but it is necessary to use a material that is not frozen even at a temperature of 0 ° C or lower in the winter season. In addition, since the heat transfer fluid filled in the
즉 이러한 프로필렌글리콜은 일종의 부동액과 같은 기능을 통해 상변이 온도 범위를 조절하는 역할로 식용 재료와 함께 사용될 정도로 인체에 무해한 특징으로 인해 열전달 유체로서 매우 바람직한 재료이나, 이외에도 에틸렌글리콜이나 글리세린을 비롯하여 가열수의 부동액 재료로 사용되는 다양한 재료를 사용함으로 동일한 효과를 얻을 수 있음은 당업자에게는 자명하다.In other words, such propylene glycol functions as a kind of anti-freezing liquid and controls the temperature range of the phase thereof. Therefore, propylene glycol is highly desirable as a heat transfer fluid due to its harmless nature to be used together with edible materials. In addition, ethylene glycol, glycerin, It is apparent to those skilled in the art that the same effect can be obtained by using various materials used as the anti-freezing material of the present invention.
이러한 열전달 유체는 사용용도 및 코어의 규격에 따라 그 용량이 달라질 수 있으나, 통상의 차량 난방 용도에서 약 400cc 이하 수준으로 비교적 적은 양을 사용할 수 있으며 이 경우 약 500w 수준의 사용전력으로도 충분한 난방이 가능하다.Such a heat transfer fluid may vary in capacity depending on the intended use and core specifications. However, in a typical vehicle heating application, a comparatively small amount of about 400 cc or less can be used. In this case, It is possible.
즉 이론적으로 1ℓ의 물을 1℃ 상승시키기 위해서는 1㎉의 열량이 필요하므로, 500㏄의 물을 1℃ 상승시키기 위해서는 0.5㎉의 열량이 필요하게 된다. 이러한 원리를 통해 본 발명에서 약 400cc 이하 수준의 열 전달 유체를 사용하게 됨에 따라 이의 가열, 가열을 위한 낮은 수준의 전력으로도 충분한 난방이 이루어질 수 있는 것이다.In other words, theoretically, in order to raise 1 ° C of water by 1 ° C, a heat of 1 ° C is required. Therefore, to raise 500 ° C of water by 1 ° C, a heat of 0.5 ° C is required. In accordance with the present invention, since the heat transfer fluid of about 400 cc or less is used in the present invention, sufficient heating can be achieved even with a low level of power for its heating and heating.
또한, 상기 수용부(111) 및 가열부(120) 외측으로는 가열된 열전달 유체의 온기가 상기 연결관(112) 및 방열판(113) 측으로 집중되고, 수용부(111)나 가열부(120) 외측으로 누설되는 것을 방지하여 열효율을 높이기 위한 단열체(130)가 구비된다.The heat of the heated heat transfer fluid is concentrated on the side of the
즉 상기 단열체(130)는 합성수지를 비롯한 단열 특성의 다양한 소재를 활용하여 상기 수용부(111) 및 가열부(120)와 필요에 따라 연결부(122)를 덮어 열을 차단하게 된다.That is, the
도 5는 본 발명의 2 실시예에 따른 코어의 외형을 나타낸 사시도, 도 6은 본 발명의 2 실시예의 변형에 따른 외형을 나타낸 사시도, 도 7은 본 발명의 2 실시예에 따른 코어의 분해 사시도, 도 8은 본 발명의 2 실시예에 따른 전열수단의 설치모습을 나타낸 단면도이다.FIG. 5 is a perspective view showing the outline of the core according to the second embodiment of the present invention, FIG. 6 is a perspective view showing an external form according to a modification of the second embodiment of the present invention, and FIG. 7 is an exploded perspective view of the core according to the second embodiment of the present invention And FIG. 8 is a cross-sectional view showing the installation of the heat transfer means according to the second embodiment of the present invention.
이러한 구조는 첨부된 제1실시예와 같이 수용부(111) 및 가열부(120)가 코어(110)의 어느 한쪽에 형성되는 방식으로 구성될 수도 있고, 제2실시예와 같이 수용부(111, 111') 및 가열부(120, 120')가 코어(110)의 양쪽에 형성되어 상기 수용부(111, 111') 사이를 가로방향으로 연결하되 다수의 연결관(112) 내측으로 열전달 유체가 통과하도록 구성될 수 있다.Such a structure may be configured in such a manner that the receiving
양 실시예는 수용부(111) 및 가열부(120)의 개수에 차이가 있을 뿐 구성은 동일하며, 코어의 크기 및 설치환경을 반영하여 동일 구성을 통한 다양한 형태변형도 가능하다.In both embodiments, the configuration is the same as the number of the
이와 함께 외부로부터 전원을 공급받아 난방동작 제어를 하기 위해 전환부(141) 및 인터페이스부(142)를 갖춘 제어부(140)가 구비된다.In addition, a
상기 제어부(140)는 전원부(143)를 구비하여 상용전원을 공급받아 상기 전열수단(121)을 비롯하여 송풍팬(150)을 동작시키기 위한 적정 전압으로 조절하거나, 온도센서부(144)를 구비하여 열전달 매체나 코어(110)를 통과하여 송풍되는 공기의 온도를 측정할 수 있다.The
앞서 언급한 바와 같이 하나의 가열부(120)에 상하방향으로 2 이상의 전열수단(121)이 설치되는 경우 이를 선택적 또는 전체 가동하기 위한 전환부(141)를 통해 다수의 전열수단(121)에 선택적으로 전력을 공급하여 난방이 이루어지도록 한다.As described above, in the case where two or more heat transfer means 121 are installed in a
또한, 상기 인터페이스부(142)는 사용자로부터 난방에 따른 동작선택과 동작신호를 입력받는 구성으로 장치의 On/Off, 기능선택을 비롯하여 원하는 실내온도 및 송풍량 등을 조절할 수 있도록 구성되며, 이를 통해 상기 제어부(140)는 선택된 모드 및 동작신호에 따라 상기 송풍팬(150) 및 전열수단(121)을 개별제어하게 된다.In addition, the
더불어 본 발명에서는 열효율을 극대화하고 저전력 운용을 위해 열전달 유체의 가열시 하측에 위치한 전열수단을 먼저 가동하여 가열이 이루어지도록 하여 열전달 유체의 대류를 촉진하여 코어(110) 전체에 대한 빠른 열전달이 이루어지도록 구성할 수 있다. 이후 상기 온도센서부(144)를 통해 설정된 온도로 가열되었다고 판단시 온도유지 내지는 실내 온도를 고려하여 위해 전열수단(121)이 부분적으로 동작하도록 개별제어가 이루어질 수 있다.In addition, according to the present invention, when the heat transfer fluid is heated to maximize thermal efficiency and operate at a low power, the heat transfer means located at the lower side is first operated to heat the heat transfer fluid to promote convection of the heat transfer fluid, Can be configured. When it is determined that the temperature is set to the predetermined temperature through the
또한, 앞서 언급한 바와 같이 상기 열전달 유체의 상변이 온도범위가 넓어 수용부(111) 및 가열부(120) 내에서 응결이나 기화가 이루어지지 않을 뿐 아니라 가열된 열전달 유체는 상기 송풍팬(150)을 통해 원활히 공기와 열교환이 이루어지게 됨에 따라 체적변화로 인한 내부압력 변화가 크지 않다. 하지만, 필요에 따라서는 수용부(111) 내부의 압력조절을 위해 설정된 압력에서만 개폐되는 밸브를 수용부(111) 상측에 설치하여 설정 압력 이상시 수용부(111) 내측의 공기의 배출이 이루어지도록 할 수도 있다.In addition, as described above, since the temperature range of the upper surface of the heat transfer fluid is so wide that the heat transfer fluid is not condensed or vaporized in the receiving
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 PTC 히터의 설치 모습을 나타낸 사시도이다.10 is a perspective view showing the installation of the PTC heater according to the third embodiment of the present invention.
겨울철 실내 온도가 많이 낮아진 상태에서 본 발명을 통해 난방시, 열전달 유체를 통하 코어(110)의 전체적인 가열을 위해 약 3 ~ 4분까지의 예열시간이 소요될 수 있다. 이러한 예열시간에 따른 사용자의 불편함을 줄이기 위해 상기 송풍팬(150)과 코어(110) 사이에 설치되어 인가되는 전력을 통해 발열하는 PCT 히터(160)를 추가로 설치할 수 있다.In the present invention, in the state where the indoor temperature is significantly lowered in the winter, the preheating time of about 3 to 4 minutes may be required for heating the
앞서 언급한 바와 같이 PCT 히터(160)는 짧은 시간 높은 온도로 가열하여 초기 예열시간 동안 추위에 노출될 수 있는 사용자의 불편함을 줄이면서 빠른 예열을 지원하는 수단으로 전력소모가 비교적 높음에 따라 예열이 완료된 후에는 가동이 중지된다.As described above, the
이를 위해 상기 제어부(140)는 난방 모드에서 초기 구동시 설정된 시간, 즉 예열에 필요한 시간동안만 상기 PTC 히터(160)에 전력을 인가하도록 구성된다.To this end, the
도 11은 본 발명의 변형된 실시예에 따른 가열부의 내부모습을 나타낸 개념도이다.11 is a conceptual view showing an internal view of a heating unit according to a modified embodiment of the present invention.
또한, 앞서 언급한 바와 같이 수용부(111)에 수용되는 열전달 유체의 양이 적어짐으로 난방 또는 난방에 소요되는 전력이 줄어듦에 따라 열단잘 유체의 양을 줄이기 위해 가열부(120) 내측에 돌출구조체(114)가 형성될 수 있다.As described above, since the amount of the heat transfer fluid stored in the
즉 상기 전열수단(121)이 코일형태로 수용부(111) 내측에 형성됨에 따라 이들의 중간 부분에 돌출구조체(114)를 위치함으로 돌출구조체(114)의 체적에 해당하는 열전달 유체의 양이 줄어들게 된다. 이러한 돌출구조체(114)는 가열부(120)의 사출시 일체로 성형할 수도 있으며, 별도의 구조물을 상기 가열부(120) 내측에 설치하는 방식으로 구성할 수 있다.That is, since the heat transfer means 121 is formed inside the receiving
또한, 앞서 언급한 바와 같이 가열부(120)에 전열수단(121)이 설치되지 않은 부분으로 가열부(120)의 일부 크기를 줄이는 방식으로 열전달 유체의 양을 줄이는 것이 가능하다.As described above, it is possible to reduce the amount of the heat transfer fluid by reducing the size of a part of the
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 다양하게 변형할 수 있다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어야 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art without departing from the scope of the present invention. The scope of the invention should, therefore, be construed in light of the claims set forth to cover all such variations.
110: 코어 111: 수용부
112: 연결관 113: 방열판
114: 돌출구조체 120: 가열부
121: 전열수단 122: 연결부
123: 경계벽 130: 단열체
140: 제어부 141: 전환부
142: 인터페이스부 143: 전원부
144: 온도센서부 150: 송풍팬
160: PTC 히터110: Core 111:
112: connector 113: heat sink
114: protruding structure 120: heating part
121: heat transfer means 122:
123: partition wall 130:
140: Control section 141:
142: interface section 143: power section
144: temperature sensor unit 150: blower fan
160: PTC heater
Claims (6)
좌우 측에 구비되며 대류를 통해 열을 확산시키되 물과 부동액재료로 구성되는 열전달 유체가 수용되는 한 쌍의 수용부(111)와, 상기 한 쌍의 수용부(111, 111') 사이를 가로방향으로 연결되되 내측으로 열전달 유체가 유입되는 다수의 연결관(112)과, 상기 연결관 사이마다 형성되는 다수의 방열판(113)을 구비하는 열전도성 금속재질의 코어(110);
상기 수용부(111) 외측에 설치되되, 연결부(122)를 통해 상기 수용부(111)와 일부 연통되어 열전달 유체를 통한 열전달이 이루어지며, 내부에는 인가되는 전력을 통해 100℃ 미만의 열로 가열하여 열전달 유체를 가열하는 코일형태의 전열수단(121)이 설치되는 가열부(120);
상기 수용부(111) 및 가열부(120)의 외측을 감싸는 단열체(130);
난방 모드의 선택 및 동작신호를 입력받는 인터페이스부(142)를 구비하며, 선택된 모드 및 동작신호에 따라 상기 송풍팬(150) 및 전열수단(121)을 제어하는 제어부(140); 로 이루어지고,
상기 가열부(120) 내측에는 코일형태의 상기 전열수단(121)의 중간 부분에 위치함으로 체적에 해당하는 열전달 유체양을 줄이는 돌출구조체(114)가 형성되며,
상기 가열부(120)는 상기 전열수단(121)이 설치되지 않은 부분으로 각각 일부 크기가 줄어들며 열전달 유체의 양을 줄이도록 구성되는 것을 특징으로 하는 코어 내부의 열전달 유체 및 에너지 절감형 저전력 난방장치.
In an indoor heating apparatus having a core (110) and a blowing fan (150)
A pair of receiving portions 111 provided on the left and right sides and adapted to diffuse heat through convection, wherein a heat transfer fluid composed of water and an antifreeze material is received, and a pair of receiving portions 111 and 111 ' A core 110 of a thermally conductive metal material having a plurality of connection pipes 112 connected to the inner side of the connection pipe 112 and having a plurality of heat sinks 113 formed between the connection pipes;
The heat transfer fluid is partially communicated with the accommodating portion 111 through the connection portion 122 and heat is transferred through the heat transfer fluid. A heating unit 120 provided with a heating means 121 in the form of a coil for heating the heat transfer fluid;
An insulator 130 which surrounds the outside of the housing part 111 and the heating part 120;
A control unit 140 having an interface unit 142 for receiving a selection of a heating mode and an operation signal and controlling the blowing fan 150 and the heat transfer means 121 according to a selected mode and an operation signal; Lt; / RTI >
The protruding structure 114 is formed inside the heating unit 120 to reduce the amount of heat transfer fluid corresponding to the volume by being positioned at the middle portion of the coil-shaped heat transfer unit 121,
Wherein the heating unit (120) is a part where the heat transfer unit (121) is not installed, and each of the heat transfer unit (121) is reduced in size to reduce the amount of heat transfer fluid.
상기 가열부(120)는 상기 수용부 외측에 경계벽을 통해 일체로 형성되며, 상기 연결부(122)는 상기 경계벽(123) 중 상측과 하측 일부가 개방된 형태인 것을 특징으로 하는 코어 내부의 열전달 유체 및 에너지 절감형 저전력 난방장치.
The method according to claim 1,
Wherein the heating unit (120) is integrally formed through a boundary wall outside the accommodating portion, and the connecting portion (122) is formed in a shape in which upper and lower portions of the partition wall (123) are opened. And energy saving low power heating.
상기 가열부(120)는 상기 수용부(111) 외측에 떨어져 형성되며, 상기 연결부(122)는 상기 수용부(111) 및 가열부(120)의 상측과 하측을 각각 연결하는 관 형태인 것을 특징으로 하는 코어 내부의 열전달 유체 및 에너지 절감형 저전력 난방장치.
The method according to claim 1,
The heating part 120 is formed outside the receiving part 111 and the connecting part 122 is in the form of a tube connecting upper and lower sides of the receiving part 111 and the heating part 120 Heat transfer fluids in the core and energy-saving low-power heating devices.
상기 전열수단(121)은 시즈히터, PTC 히터나, 세라믹 히터, 펠티에 소자 중 선택되는 것을 특징으로 하는 코어 내부의 열전달 유체 및 에너지 절감형 저전력 난방장치.
The method according to claim 1,
Wherein the heat transfer means (121) is selected from a sheathed heater, a PTC heater, a ceramic heater, and a Peltier device, and an energy-saving low-power heating device inside the core.
상기 열전달 유체는 글리콜 계열의 물질 또는 이와 물의 혼합물인 것을 특징으로 하는 코어 내부의 열전달 유체 및 에너지 절감형 저전력 난방장치.The method according to claim 1,
Wherein the heat transfer fluid is a glycol-based material or a mixture of water and a heat transfer fluid and an energy-saving low-power heating device in a core.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E90F | Notification of reason for final refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |